Đáp án Vật lí 12 chân trời Bài 2: Thang nhiệt độ

BÀI 2. THANG NHIỆT ĐỘ

MỞ ĐẦU

Câu hỏi: Để đo nhiệt độ của vật, người ta sử dụng các loại nhiệt kế có thang đo khác nhau (Hình 2.1). Có những thang nhiệt độ nào và làm thế nào để chuyển đổi nhiệt độ giữa các thang đo ấy?

Hướng dẫn chi tiết:

Các thang nhiệt kế phổ biến là:Celsius (^oC); Fahrenheit (^oF); Kelvin (K)

Cách chuyển đổi nhiệt độ giữa các thang đo:

^oF = ^oC + 32                            ^oC = (^oF - 32)

K = ^oC + 273,15                       ^oC = K - 273,15

1. CHIỀU TRUYỀN NĂNG LƯỢNG NHIỆT GIỮA HAI VẬT CHÊNH LỆCH NHIỆT ĐỘ TIẾP XÚC NHAU

Thảo luận 1: Cho hai vật có nhiệt độ khác nhau tiếp xúc nhau, hãy dự đoán chiều truyền năng lượng nhiệt giữa chúng. Đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán.

Hướng dẫn chi tiết:

- Dự đoán chiều truyền năng lượng: Năng lượng sẽ truyền từ vật có nhiệt độ cao đến vật có nhiệt độ thấp.

- Đề xuất phương án thí nghiệm kiểm tra dự đoán: 

* Chuẩn bị vật dụng

- 1 viên bi thép và 1 viên bi nhựa có nhiệt độ khác nhau

- Bảng ghi chép nhiệt độ;

- Nhiệt kế

* Tiến hành thí nghiệm:

Bước 1: Đo và ghi lại nhiệt độ ban đầu của 2 viên bi

Bước 2: Đặt 2 viên bi tiếp xúc với nhau

Bước 3: Đặt nhiệt kế để theo dõi sự thay đổi nhiệt độ của cả 2 viên bi theo thời gian và ghi lại.

Bước 4: Kết luận

Bước 5: Nhận xét về kết quả thu được

Dựa trên sự thay đổi nhiệt độ của 2 viên bi thép để đưa ra kết luận về chiều truyền năng lượng nhiệt giữa hai vật.

Thảo luận 2: Trong thời tiết mùa đông giá lạnh, cùng ở trong phòng học, nếu chạm tay vào song sắt ở cửa sổ, ta có cảm giác lạnh, nhưng chạm tay vào bàn gỗ ta có cảm giác đỡ lạnh hơn. Có phải vì chiếc bàn gỗ có nhiệt độ cao hơn không? Vì sao? Làm thế nào có thể biết được nhiệt độ các vật?

Hướng dẫn chi tiết:

Khi ta chạm vào một vật khác, quá trình truyền nhiệt sẽ diễn ra theo nguyên tắc nhiệt được truyền từ vật có nhiệt độ cao hơn sang vật có nhiệt độ thấp hơn.

+ Song sắt cửa sổ được làm bằng kim loại thường có khả năng dẫn nhiệt tốt hơn so với gỗ. Do đó, khi ta chạm vào song sắt, tay ta sẽ mất nhiệt độ nhanh hơn, tạo cảm giác lạnh. 

+ Gỗ có khả năng dẫn nhiệt kém hơn, nhiệt độ được giữ lại cơ thể. Do đó khi ta chạm tay vào gỗ làm cho ta cảm giác ấm hơn.

Để biết được nhiệt độ của các vật, có thể sử dụng một số thiết bị đo nhiệt độ như nhiệt kế, cảm biến nhiệt độ.

+ Nhiệt kế: dụng cụ phổ biến nhất, có nhiều loại khác nhau như nhiệt kế thuỷ ngân, nhiệt kế điện tử, nhiệt kế hồng ngoại.

+ Cảm biến nhiệt độ có thể đo nhiệt độ một cách chính xác và liên tục.

Luyện tập: Nêu một vài ví dụ về sự truyền năng lượng nhiệt giữa các vật và cho biết chiều truyền năng lượng nhiệt giữa chúng.

Hướng dẫn chi tiết:

Ví dụ 1: Đun nước. Chiều truyền nhiệt từ bếp gas sang nước. Bởi vì khi bật bếp gas, năng lượng nhiệt từ ngọn lửa truyền sang đáy nồi, làm nóng nồi. Nồi nóng truyền nhiệt cho nước trong nồi, làm nước nóng lên và sôi

Ví dụ 2: Phơi quần áo. Chiều truyền nhiệt từ ánh nắng mặt trời sang quần áo. Bởi vì ánh nắng mặt trời là nguồn năng lượng nhiệt. Khi phơi quần áo dưới ánh nắng mặt trời, năng lượng nhiệt từ ánh nắng mặt trời truyền sang quần áo, làm cho quần áo khô ráo

Ví dụ 3: Chườm nóng. Chiều truyền nhiệt từ gói chườm nóng sang cơ thể. Bởi vì gói chườm nóng chứa một chất có khả năng giữ nhiệt, ví dụ như túi sưởi ấm, túi chườm nóng bằng muối. Khi chườm nóng, năng lượng nhiệt từ gói chườm nóng truyền sang cơ thể, làm giảm đau nhức và thư giãn cơ bắp.

2. THANG NHIỆT ĐỘ

Thảo luận 3: Cho biết nhiệt kế thủy ngân, nhiệt kế điện trở hoạt động dựa trên nguyên tắc vật lý nào.

Hướng dẫn chi tiết:

* Nhiệt kế thủy ngân hoạt động dựa trên nguyên tắc dãn nở vì nhiệt. Khi nhiệt độ thay đổi, chất lỏng thủy ngân trong nhiệt kế cũng sẽ thay đổi, tăng hoặc giảm theo nhiệt độ. Vị trí của thuỷ ngân trên thang chia độ sẽ cho biết nhiệt độ hiện tại.

* Nhiệt kế điện trở hoạt động dựa trên nguyên tắc về sự phụ thuộc điện trở của vật theo nhiệt độ. Cụ thể, một số vật liệu có điện trở thay đổi theo nhiệt độ. Điện trở và nhiệt độ liên hệ với nhau thông qua một biểu thức, bằng cách xác định được điện trở, ta xác định được nhiệt độ cần đo.

Vận dụng: Hiện nay, người ta có thể đo nhiệt độ bằng cảm biến hồng ngoại. Hãy tìm hiểu thông tin và thực hiện các yêu cầu sau:

- Nêu nguyên lý đo nhiệt độ của cảm biến hồng ngoại.

- Nêu cách sử dụng nhiệt kế hồng ngoại điện tử (Hình 2.2c) để đo nhiệt độ.

--------------------------------------

-------------Còn tiếp------------